第四章-平面機構(gòu)力分析及機械的效率.ppt

了解作用在機構(gòu)上的力及機構(gòu)力分析的目的和方法 掌握構(gòu)件慣性力的確定方法和機構(gòu)動態(tài)靜力分析的方法 能對幾種最常見的運動副中的摩擦力進行分析和計算 能確定簡單機械的機械效率和機構(gòu)自鎖的條件 本章教學目的 第四章平面機構(gòu)力分析與機械的效率 機構(gòu)力分析的目的和方法 構(gòu)件慣性力的確定 運動副中的摩擦 不考慮摩擦和考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析 機構(gòu)的效率和自鎖 本章教學內(nèi)容 本章重點 圖解法作平面動態(tài)靜力分析考慮摩擦時機構(gòu)的力分析機械的效率和自鎖現(xiàn)象機構(gòu)的自鎖條件 4 1機構(gòu)力分析的目的和方法 一 作用在機械上的力 1 按作用在機械系統(tǒng)的內(nèi)外分 1 外力 如原動力 生產(chǎn)阻力 介質(zhì)阻力和重力 2 內(nèi)力 運動副中的反力 也包括運動副中的摩擦力 2 按作功的正負分 1 驅(qū)動力 驅(qū)使機械產(chǎn)生運動的力 其特征是該力其作用點速度的方向相同或成銳角 所作的功為正功 稱驅(qū)動功或輸入功 2 阻抗力 阻止機械產(chǎn)生運動的力 其特征是該力其作用點速度的方向相反或成鈍角 所作的功為負值 阻抗力又可分為有益阻力和有害阻力 1 有益阻力 是指為了完成有益工作必須克服的生產(chǎn)阻力 故也稱有效阻力 2 有害阻力 是指機械在運轉(zhuǎn)過程中所受到的非生產(chǎn)無用阻力 如有害摩擦力 介質(zhì)阻力等 注意 摩擦力和重力既可作為作正功的驅(qū)動力 也可成為作負功的阻力 有效功 輸出功 克服有效阻力所作的功 損耗功 輸出功 克服有害阻力所作的功 二 機構(gòu)力分析的目的和方法 1 機構(gòu)力分析的任務(wù) 1 確定運動副中的反力 運動副兩元素接觸處彼此的作用力 2 確定為了使機構(gòu)原動件按給定規(guī)律運動時需加于機械上的平衡力 2 機構(gòu)力分析的方法 1 對于低速度機械 采用靜力分析方法 2 對于高速及重型機械 一般采用動態(tài)靜力分析法 4 2構(gòu)件慣性力的確定 一 一般力學方法 1 作平面復合運動的構(gòu)件 構(gòu)件BC上的慣性力系可簡化為 加在質(zhì)心S上的慣性力 可以用總慣性力PI 來代替PI和MI PI PI 作用線由質(zhì)心S偏移 2 作平面移動的構(gòu)件 變速運動 等速運動 PI 0 MI 0 和慣性力偶MI 1 繞通過質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件 3 繞定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件 2 繞不通過質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動 等速轉(zhuǎn)動 PI 0 MI 0 變速運動 只有慣性力偶 等速轉(zhuǎn)動 產(chǎn)生離心慣性力 變速轉(zhuǎn)動 可以用總慣性力PI 來代替PI和MI PI PI 作用線由質(zhì)心S偏移lh 二 質(zhì)量代換法 1 質(zhì)量代換法 按一定條件 把構(gòu)件的質(zhì)量假想地用集中于某幾個選定的點上的集中質(zhì)量來代替的方法 2 代換點和代換質(zhì)量 代換點 上述的選定點 代換質(zhì)量 集中于代換點上的假想質(zhì)量 2 代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變 3 代換前后構(gòu)件對質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量不變 以原構(gòu)件的質(zhì)心為坐標原點時 應(yīng)滿足 3 質(zhì)量代換時必須滿足的三個條件 1 代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變 用集中在通過構(gòu)件質(zhì)心S的直線上的B K兩點的代換質(zhì)量mB和mK來代換作平面運動的構(gòu)件的質(zhì)量的代換法 4 兩個代換質(zhì)量的代換法 5 靜代換和動代換 1 動代換 要求同時滿足三個代換條件的代換方法 2 靜代換 在一般工程計算中 為方便計算而進行的僅滿足前兩個代換條件的質(zhì)量代換方法 取通過構(gòu)件質(zhì)心S的直線上的兩點B C為代換點 有 B及C可同時任意選擇 為工程計算提供了方便和條件 代換前后轉(zhuǎn)動慣量Js有誤差 將產(chǎn)生慣性力偶矩的誤差 4 3運動副中的摩擦 一 研究摩擦的目的 1 摩擦對機器的不利影響 1 造成機器運轉(zhuǎn)時的動力浪費 機械效率 2 使運動副元素受到磨損 零件的強度 機器的精度和工作可靠性 機器的使用壽命 3 使運動副元素發(fā)熱膨脹 導致運動副咬緊卡死 機器運轉(zhuǎn)不靈活 4 使機器的潤滑情況惡化 機器的磨損 機器毀壞 2 摩擦的有用的方面 有不少機器 是利用摩擦來工作的 如帶傳動 摩擦離合器和制動器等 1 移動副中摩擦力的確定 2 兩構(gòu)件沿圓柱面接觸 轉(zhuǎn)動福 二 摩擦力的確定 3 軸端的摩擦 4 標準式 不論兩運動副元素的幾何形狀如何 兩元素間產(chǎn)生的滑動摩擦力均可用通式 v 當量擦系數(shù) 5 斜面滑塊驅(qū)動力的確定 6 螺旋副中摩擦力 4 4不考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析 不考慮摩擦時 機構(gòu)動態(tài)靜力分析的步驟為 1 求出各構(gòu)件的慣性力 并把其視為外力加于產(chǎn)生該慣性力的構(gòu)件上 2 根據(jù)靜定條件將機構(gòu)分解為若干個構(gòu)件組和平衡力作用的構(gòu)件 3 由離平衡力作用最遠的構(gòu)件組開始 對各構(gòu)件組進行力分析 4 對平衡力作用的構(gòu)件作力分析 4 5考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析 考慮摩擦時 機構(gòu)受力分析的步驟為 1 計算出摩擦角和摩擦圓半徑 并畫出摩擦圓 2 從二力桿著手分析 根據(jù)桿件受拉或受壓及該桿相對于另一桿件的轉(zhuǎn)動方向 求得作用在該構(gòu)件上的二力方向 3 對有已知力作用的構(gòu)件作力分析 4 對要求的力所在構(gòu)件作力分析 例一 例二 4 6機械的效率 或 一 各種功及其相互關(guān)系 驅(qū)動功Wd 輸入功 作用在機械上的驅(qū)動力所作的功 有益功Wr 輸出功 克服生產(chǎn)阻力所作的功 損耗功Wf 克服有害阻力所作的功 Wd Wr Wf 二 機械效率h 機械效率是輸出功和輸入功的比值 它可以反映輸入功在機械中有效利用的程度 將式Wd Wr Wf兩邊都除以t Nd Nr Nf分別為輸入功率 輸出功率和損耗功率 Nd Nr Nf 或 三 提高機械效率的方法 1 盡量簡化機械傳動系統(tǒng) 使傳遞通過的運動副數(shù)目越少越好 2 減少運動副中的摩擦 1 機械效率的計算 四 機械效率的計算 不考慮摩擦 0 2 螺旋機構(gòu)的效率計算實例 1 當螺母逆著載荷Q向上運動時 考慮摩擦 不考慮摩擦時 2 當螺母在載荷Q的作用下向下運動時 載荷Q為驅(qū)動力 考慮摩擦時 例1 解 設(shè)已知一對圓柱齒輪傳動的效率為0 95 一對圓錐齒輪傳動的效率為0 92 均已包括軸承效率 求該傳動裝置的總效率 此傳動裝置為一混聯(lián)系統(tǒng) 圓柱齒輪1 2 3 4為串聯(lián) 圓錐齒輪5 6 7 8 9 10 11 12為并聯(lián) 此傳動裝置的總效率 3 機組效率的計算 4 7機械的自鎖 一 機械的自鎖 自鎖現(xiàn)象和條件 3 一般條件 機械發(fā)生自鎖時 無論驅(qū)動力多么大 都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力 h 0 當h 0時 機械處于臨界自鎖狀態(tài) 當h 0時 其絕對值越大 表明自鎖越可靠 驅(qū)動力所作的功 總是小于或等于由它所產(chǎn)生的摩擦阻力所作的功 4 7機械的自鎖 2 斜面壓榨機 動畫 3 偏心夾具的自鎖條件 動畫 動畫 1 螺旋千斤頂 4 實